改性工業(yè)廢渣基復(fù)配材料的除磷特性研究.pdf

1、磷是地球上維系生命的主要元素之一，也是構(gòu)成生物體并參與新陳代謝過程必不可少的元素，同時(shí)磷也是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵物質(zhì)。近年來，河流、湖泊、海洋等水域的水質(zhì)日益惡化，富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，對(duì)湖泊、水庫等封閉水體的影響尤為嚴(yán)重。因此，研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的除磷材料是當(dāng)今削減磷排放、控制水域富營(yíng)養(yǎng)化的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。本文主要研究成果如下:
　　(1)在課題組前期研究的基礎(chǔ)上，選用鹽酸、氫氧化鈉、氯化鐵三種改性劑和高溫活化的方法分別對(duì)粉

2、煤灰和鋼渣兩種基材進(jìn)行改性，再以高效復(fù)合除磷材料(EPRC)的最佳配比，通過一定工藝，制得改性型EPRC，并確定了改性工業(yè)廢渣基復(fù)配材料除磷的適宜操作條件:分別將50g粉煤灰和鋼渣加入200mL含F(xiàn)e3+濃度為0.05mol/L的氯化鐵溶液進(jìn)行改性，隨后使用制得的復(fù)配材料1g處理250mL含磷5mg/L的模擬廢水，在反應(yīng)開始后30h左右，吸附基本達(dá)到平衡，溶液中殘余磷濃度均在0.1mg/L左右，處理后廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果表明經(jīng)氯化鐵改

3、性后制得的EPRC除磷效果最好。
　　(2)通過靜態(tài)吸附試驗(yàn)，研究改性型EPRC的除磷性能，并與此前研究的非改性型EPRC進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，改性型EPRC對(duì)磷的吸附符合Langmuir方程，其對(duì)磷的吸附為吸熱過程，且反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的。35℃時(shí)，0.5cm改性型EPRC的最大飽和吸附量高達(dá)6.95mg/g，比非改性型EPRC提高了104.4％。改性型EPRC對(duì)磷的吸附符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，相關(guān)系數(shù)均大于0.98，而非改性型EPRC

4、對(duì)磷的吸附更符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。粒徑越小，材料吸附效果越好;材料投加量與磷的去除率成正相關(guān);溶液pH對(duì)改性型EPRC的吸附效果影響不大;改性型EPRC對(duì)氨氮也有一定去除效果，氨氮濃度增加，改性型EPRC對(duì)磷的吸附量基本不受影響。在溶液初始磷濃度為5mg/L時(shí)，滿足達(dá)標(biāo)排放的材料最佳投加量為2.0g/250mL，而非改性型EPRC的最佳投加量為3.5g/250mL。
　　(3)通過填料柱動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)，確定了在一定工況下（起始磷濃度

5、5mg/L、進(jìn)水流速1.5mL/min、填料質(zhì)量100g）粒徑為0.5cm改性型EPRC吸附柱的穿透時(shí)間為70天，相比非改性型EPRC吸附柱的45天有了很大提高。同時(shí)研究了材料粒徑、吸附柱填料量、進(jìn)水流速、起始磷濃度等因素對(duì)吸附柱穿透時(shí)間的影響，結(jié)果表明:粒徑越小，吸附容量越大，穿透時(shí)間越長(zhǎng)，這與之前靜態(tài)試驗(yàn)的結(jié)果一致;吸附柱中填料用量越大，穿透時(shí)間越長(zhǎng)，但過量填充材料會(huì)造成出水流速降低甚至管道堵塞而不出水;進(jìn)水流速越快，穿透時(shí)間越短，

6、而流速過小會(huì)造成出水速度慢，吸附柱內(nèi)液相縱向返混嚴(yán)重，對(duì)吸附不利;進(jìn)水磷濃度越高，穿透時(shí)間也越短。出水pH隨著時(shí)間的推移呈下降趨勢(shì)，可以作為一項(xiàng)間接表示除磷特征的指標(biāo)。
　　(4)研究了改性型EPRC的安全性問題，并探討了材料的最終處置。結(jié)果表明，改性型EPRC處理尾水中重金屬含量(Cu、Zn)均達(dá)到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB-3838-2002)Ⅱ類水質(zhì)要求。改性型EPRC材料穩(wěn)定性好，在清水和熱水中的脫附率均很低(＜1％)